Как повысить точность прогнозирования землетрясений?

ЭкспертНаука

Сейсмологи вязнут в разломе

Повышение точности прогнозирования землетрясений связывают со спутниковыми технологиями, но пока только в теории

Наталья Быкова

Фото: Tolga Sezgin/Narphotos/Abacapress

Два последовательных землетрясения в Турции магнитудой 7,8 и 7,5, случившиеся в начале февраля этого года, унесли жизни почти 44 тысяч человек в двух странах. После стало известно, что подземные толчки были спровоцированы резким и значительным смещением Анатолийской и Аравийской литосферных плит, на стыке которых находится Турция. При этом высвободилось количество энергии, эквивалентное взрыву 300 средних атомных бомб.

Поразительно, но накануне столь неординарного и разрушительного для Земли события сейсмологи не фиксировали сигналов о том, что в недрах планеты в определенном участке начинается интенсивное движение. Эта, казалось бы, элементарная опция науке до сих пор недоступна. Предсказание даже самых мощных землетрясений сегодня возможно только в вероятностных долгосрочных и среднесрочных прогнозах, которые имеют фундаментальное значение, но не спасают на практике.

О возможных землетрясениях на юго-востоке Турции говорилось в нескольких прогнозах авторитетных научных групп. В июле 2022 года в Институте теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН был сделан расчет по алгоритму М-8 (модель анализа сейсмических процессов в круге диаметром около 1000 км, подробнее о ней см. статью «Предвестники землетрясений», «Эксперт», № 16 за 2005 год), в котором пострадавшие недавно районы Турции Кахраманмараш и Хатай назывались потенциальными очагами подземных толчков магнитудой 8 в течение ближайших пяти лет.

Данные расчетов, как принято в международной практике, были направлены в научные организации страны, в которой ожидалось землетрясение, то есть в данном случае в Турцию. В более раннем долгосрочном прогнозе, сделанным в Институте физики Земли им. О. Ю. Шмидта АН СССР в 1974 году, юго-восточные области Турции были распознаны как опасное место с точки зрения возникновения землетрясений магнитудой 6,5 и выше. В 1980-х годах Немецкий исследовательский центр геологических наук (GFZ) в Потсдаме показывал крайне высокий риск землетрясений во всем регионе вокруг Мраморного моря.

По таким приблизительным сценариям, в том числе по среднесрочному М-8, который в данном случае оказался самым точным, было невозможно принять решение об эвакуации тысяч людей из районов потенциальной сейсмической опасности.

Самые смертоносные землетрясения в XX и XXI вв.

Способна ли современная наука создавать более надежные модели — вопрос нетривиальный. Все существующие алгоритмы, в том числе вышеперечисленные, построены по одному принципу: на основе расчета предполагаемых взаимосвязей аномального поведения различных параметров среды на разных этапах с землетрясением. Очевидно, что все они несовершенны: в их бэкграундах есть и пропуски целей, и ложные тревоги. Из-за сложности моделирования физики землетрясений долгое время в этой области вообще царил пессимизм. Многие научные группы свернули работы по этому направлению (результаты большинства прогнозов не сильно отличались от прогнозов генераторов случайных чисел) и рекомендовали делать ставку на пассивное противостояние стихии строительство сейсмоустойчивых зданий. Такая ретировка была связана с невозможностью непосредственно наблюдать за средой, в которой происходит подготовка к землетрясению, и, соответственно, объяснить сложные процессы, происходящие в толще Земли.

«Мы не можем понять, почему трещина идет не так, как должна идти по физическим законам, почему она останавливается, почему иногда происходят землетрясения при относительно невысоких напряжениях, говорит директор Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН Петр Шебалин. Даже если мы будем бурить скважину, что, кстати, делали наши американские коллеги в районе разлома Сан-Андреас, все равно не увидим полную картину в разломе, так как очень сильно исказим параметры бурением».

Тем не менее сейчас наступил очередной период воодушевления. Он связан с активным использованием в сейсмологии новых технологий — спутников, датчиков, систем анализа данных. В аналитику включаются все возможные параметры, которые можно получить дистанционным зондированием: состояние ионосферы, температура поверхности Земли, вертикальные движения поверхности Земли, множество вариаций химического состава атмосферы и другие. В этом наборе данных ученые ищут новые аномалии, которые можно связать с землетрясениями, и на их основе составляют многомерные временные ряды. По словам директора Камчатского филиала Единой геофизической службы РАН, председателя Камчатского филиала Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска Данилы Чеброва, технологии помогают находить скрытые закономерности и рассчитывать более сложные метрики. Но суть подхода к прогнозированию остается прежней — поиск взаимосвязей предполагаемых предвестников землетрясений, то есть проявлений процессов подготовки сейсмического события в геофизических полях, непосредственно с землетрясением. Полученные многопараметрические ряды анализируют в том числе с помощью нейросетей.

Выявленные ранее предвестники, которые уже используются в моделях, не считаются надежными. В истории был только один прецедент, когда взаимосвязи сработали на сто процентов. Произошел он еще до активного внедрения в сейсмологическое прогнозирование спутниковых и компьютерных технологий, в 1975 году в китайской провинции Ляонин. Там власти приняли решение об эвакуации населения, зафиксировав всего два условных сигнала природы — массовое бегство животных из сейсмоопасной местности и форшок, разрушивший несколько зданий. Это помогло спасти жизни десятков тысяч людей, так как вскоре в этом районе произошло землетрясение магнитудой 7,3. Эта история, впрочем, не открыла ученым новых закономерностей, и они считают ее просто удачей.

В большинстве случаев предполагаемые предвестники направляли науку по ложному пути. Так, долгое время считалось, что перед крупными землетрясениями в прилегающих районах происходит лавинообразный рост небольшой сейсмической активности, но за годы наблюдений выяснилось, что эта взаимосвязь работает далеко не всегда. Эмпирикой была также опровергнута версия сейсмического затишья перед крупными толчками.

Сегодня в качестве «тайных знаков» приближающегося землетрясения часто рассматривают изменение концентрации радона в атмосфере, уровня и физико-химических свойств подземных вод, магнитного поля, параметров эндогенного сейсмического шума. Японский учёный Ёсио Кусида обращает внимание на аномалии в распространении радиоволн, возникающих незадолго до подземных толчков.

Российский геофизик Петр Шебалин считает перспективным измерение с помощью спутниковой геодезии деформаций земной коры, что, по его мнению, может быть связано с изменением напряжения в разных точках литосферных плит, которое потом высвобождается с разрушительной силой. Но проверить эти и многие другие гипотезы «технологической сейсмологии» можно только с помощью длительных наблюдений.

Об их результатах будет известно после накопления и анализа большого количества данных. Произойдет это нескоро — на масштабах времени, значительно превышающих длительность стандартного научного проекта. «Полный цикл работы очага крупного землетрясения, от подготовки до релаксации, занимает в лучшем случае десятилетия, а мегаземлетрясения предельной магнитуды — несколько сотен лет, — отмечает Данила Чебров. — Человечество еще не имеет однородных данных инструментальной регистрации этого процесса, хотя бы для одного случая.

Несмотря на все успехи в области наук о Земле, мы имеем дело с очень ограниченными данными. Поэтому задачу прогноза следует решать с двух сторон — стараться накапливать надежные данные и одновременно пытаться на основе рациональных предположений и здравого смысла забежать немного вперед».

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Спасти Европу Спасти Европу

Алейда Ассман обсуждает будущее демократии в условиях национализма

Эксперт
8 самых интересных фильмов и сериалов с Любовью Аксеновой 8 самых интересных фильмов и сериалов с Любовью Аксеновой

Самые запоминающиеся роли Любови Аксеновой

Maxim
Российские деньги в условиях мировой многополярности Российские деньги в условиях мировой многополярности

Какой может быть денежная система, основанная на энергетическом эквиваленте

Эксперт
Найти путь к изобилию Найти путь к изобилию

Как работает обращение к психологам с запросом на финансовое благополучие

Psychologies
Отходы горят «зеленым» пламенем Отходы горят «зеленым» пламенем

Установка, в которой органические отходы без вредных выбросов сжигают сами себя

Эксперт
«Три толстяка» в пятнадцати пунктах «Три толстяка» в пятнадцати пунктах

Краткая история первой советской сказки «Три толстяка»

Weekend
Поезд пришел Поезд пришел

Как железные дороги вывели транспортную систему Москвы в мировые лидеры

Эксперт
Высчитываем биоритмы Высчитываем биоритмы

Как построить день так, чтобы не только всё успеть, но и преуспеть?

Лиза
Этот всеми любимый напиток повышает риск развития деменции в 3 раза: лучше не злоупотреблять! Этот всеми любимый напиток повышает риск развития деменции в 3 раза: лучше не злоупотреблять!

У людей, употребляющих этот напиток ежедневно, наблюдается снижение памяти

ТехИнсайдер
«Скелеты в шкафу: Как наша тайная жизнь управляет явной» «Скелеты в шкафу: Как наша тайная жизнь управляет явной»

В какой момент младенцы начинают хранить тайны лучше шимпанзе

N+1
От Рахманинова до рок-группы на ВДНХ: Артемий Артемьев о пути в музыку, учебе у Лукаса и сохранении наследия отца От Рахманинова до рок-группы на ВДНХ: Артемий Артемьев о пути в музыку, учебе у Лукаса и сохранении наследия отца

Сын Эдуарда Артемьева — о влиянии отца и продолжении музыкальной династии

СНОБ
Эдуард Ратников — о театре «Одеон» и жизни без больших концертов Эдуард Ратников — о театре «Одеон» и жизни без больших концертов

Эдуард Ратников и его путь от стадионных шоу до мюзиклов

Правила жизни
Что такое речевой дресс-код и как вызвать доверие у собеседника Что такое речевой дресс-код и как вызвать доверие у собеседника

Как и по каким параметрам корректировать свою речь в зависимости от ситуации

РБК
Новая эклектика Новая эклектика

Уникальные пространства разноуровневой квартиры в Санкт-Петербурге

SALON-Interior
Сетевые дементоры: что такое теория «мертвого интернета» и вытеснит ли ИИ живых людей Сетевые дементоры: что такое теория «мертвого интернета» и вытеснит ли ИИ живых людей

Какие риски для современного мира представляет GPT-контент?

Forbes
Триумф и падение Триумф и падение

Александр был уверен, что проживет долго, как подобает «божественному» царю

Знание – сила
Помогает ли коллаген здоровью суставов и кожи Помогает ли коллаген здоровью суставов и кожи

Что такое коллаген? Нужно ли его пить для здоровья кожи?

ТехИнсайдер
«Мне нужна была борьба»: как Екатерина Габашвили открывала в Грузии школы для девочек «Мне нужна была борьба»: как Екатерина Габашвили открывала в Грузии школы для девочек

Екатерина Габашвили: грузинская писательница и общественный деятель

Forbes
Путешествие золотой бляхи Путешествие золотой бляхи

Тайны скифской Долины Царей

Вокруг света
Улыбайтесь! Это раздражает Улыбайтесь! Это раздражает

Попросили стоматологов-ортопедов объяснить, как получить ослепительную улыбку

Собака.ru
Любовь и виноград Любовь и виноград

Когда сыну поставили диагноз, его мама думала, что о работе можно забыть. И зря!

Новый очаг
Важный показатель Важный показатель

Что такое гликированный гемоглобин, кому и зачем его стоит сдавать

Лиза
«Империи норманнов: Создатели Европы, завоеватели Азии» «Империи норманнов: Создатели Европы, завоеватели Азии»

Что гобелен из Байё сообщает о завоевании Англии нормандцами

N+1
Что такое AGS, или Как может совершенно случайно развиться аллергия на красное мясо Что такое AGS, или Как может совершенно случайно развиться аллергия на красное мясо

Как проявляется аллергия на красное мясо?

ТехИнсайдер
Пространство свободы Пространство свободы

Этот лаконичный дизайн стал воплощением идеи об интерьере как месте отдыха

SALON-Interior
Как ИИ помогает диагностировать смертельные болезни, и чего он пока не умеет Как ИИ помогает диагностировать смертельные болезни, и чего он пока не умеет

Как нейросети могут помочь врачам в их работе?

Inc.
Две половинки целого – это иллюзия Две половинки целого – это иллюзия

Как сохранять хорошие, живые отношения долгие годы?

Psychologies
«Я живу свою жизнь»: о чём мечтает и к чему стремится серебряный призер Паралимпийских игр в Париже в 2024 Зоя Щурова «Я живу свою жизнь»: о чём мечтает и к чему стремится серебряный призер Паралимпийских игр в Париже в 2024 Зоя Щурова

Как живут люди с диагнозом Spina bifida? Рассказала паралимпийская чемпионка

VOICE
Мажорные аккорды российских атомщиков: как технологии открывают путь к (почти) неисчерпаемой энергии Мажорные аккорды российских атомщиков: как технологии открывают путь к (почти) неисчерпаемой энергии

Реактор БН-800: как он может повлиять на будущее человечества?

СНОБ
Хозяин порта Хозяин порта

Фантастический рассказ Роберта Чамберса «Хозяин порта»

Наука и жизнь
Открыть в приложении